一种识别弦乐器弹奏动作及弹奏品位的方法技术

本发明专利技术提供的识别弦乐器弹奏动作及弹奏品位的方法包括以下步骤：采集琴弦振动时切割强磁磁铁的磁力线所产生的电信号并输出模拟信号；对模拟信号进行滤波放大偏置处理后输出直流信号；对直流信号进行采样，并转换成数字信号；对数字信号进行运算并输出检测结果，将检测结果发送到终端。检测结果发送到终端。检测结果发送到终端。

【技术实现步骤摘要】
一种识别弦乐器弹奏动作及弹奏品位的方法


[0001]本专利技术涉及乐器
，尤其是涉及一种识别弦乐器弹奏动作及弹奏品位的方法。

技术介绍

[0002]随着科技的进步与人们的对艺术生活的追求，各种辅助学习乐器演奏的技术应运而生。
[0003]吉他是广受年轻人欢迎的一种乐器，为了便于初学者学习吉他，出现了能检测吉他弹奏动作并提供纠错功能的新型吉他。其中，吉他和弦检测一般是利用终端(例如手机或电脑)通过麦克风采集吉他发出的声音或者通过声卡采集压电拾音器的波形，然后对采集的数据进行包络检测，时域频域转换后将提取到的谐波分量信息转换为色谱图，再与每个和弦的音级轮廓图(Pitch ClassProfi le，简称PCP)做匹配比较，最终确定弹奏的是哪个和弦。
[0004]然而，由于要做音级轮廓图(PCP)匹配，识别算法复杂，对终端的存储空间及算力要求都很高，无法在嵌入式MCU或者单片机上运行。此外，通过麦克风拾音后做和弦识别的产品，在安静环境下识别精度大多不足80％，如果环境噪声或者人声大就基本无法识别。

技术实现思路

[0005]基于此，有必要提出一种识别弦乐器弹奏动作及弹奏品位的方法，以解决弦乐器在弹奏识别时，检测方法复杂、成本高昂、识别精度低、延迟高、无法检测具体品位等问题。
[0006]一种识别弦乐器弹奏动作及弹奏品位的方法，弦乐器包括本体和设置于本体上的多通道弦信号采集装置及信号处理装置，所属本体包括弦枕和架设于弦枕的琴弦，多通道弦信号采集装置设置于琴弦下方并靠近弦枕，多通道弦信号采集装置每一路通道上各设有一个强磁磁铁，多通道弦信号采集装置包括模拟信号采集模块，信号处理装置包括信号放大模块和多路模数转换模块、运算模块和通信模块，方法包括以下步骤：
[0007]模拟信号采集模块采集琴弦振动时切割强磁磁铁的磁力线所产生的电信号并输出模拟信号；
[0008]信号放大模块对模拟信号进行滤波放大偏置处理后输出直流信号；
[0009]多路模数转换模块对直流信号进行采样，并转换成数字信号；
[0010]运算模块对数字信号进行运算并输出检测结果；
[0011]通信模块将检测结果发送到终端。
[0012]优选的，多通道弦信号采集装置设置于距离弦枕2cm
‑
5cm的位置，琴弦架设于弦枕并跨过多通道弦信号采集装置延伸，多通道弦信号采集装置与琴弦的间距为1mm
‑
2mm。
[0013]优选的，运算模块对数字信号进行运算并输出检测结果的步骤包括以下步骤：
[0014]识别琴弦上的弹奏动作；
[0015]检测时域数据；
[0016]将时域数据转换成频域数据；
[0017]利用时域数据及频域数据计算基频值；
[0018]根据弦乐器的标准音程关系建立弦乐器的每一个品位的频率信息表，通过查表法得出基频值对应的琴弦和品位。
[0019]优选的，识别琴弦上的弹奏动作的步骤包括以下步骤：
[0020]根据每根琴弦的空弦振动频率Freq，计算出两个振动周期所需要的采样点数量SP；
[0021]连续比较SP个采样值，找到最大值SVmax及最小值SVm i n，计算出当前信号幅值Samp＝SVmax
‑
SVmi n；
[0022]将当前信号幅值Samp与上一个信号幅值Samp_l ast进行比较，计算出差值Samp_de l ta＝Samp
‑
Samp_l ast，确定当前信号幅值是在增强还是在衰减；
[0023]若信号幅值增强，则记录信号连续增加的次数，若信号幅值衰减，则根据信号幅值的变化情况判断当前信号是由用户拔弦产生的信号还是其它干扰因素产生的信号并进行标记。
[0024]优选的，判断当前信号是由用户拔弦产生的信号还是其它干扰因素产生的信号并进行标记的步骤包括以下步骤：
[0025]建立磁力线能量泄露比例表；
[0026]将衰减过程中的小幅回升的信号标记为非拨弦信号；
[0027]将信号连续增加的次数大于等于4的信号标记为共振信号；
[0028]将将信号连续增加的次数小于4且小于磁力线能量泄露比例表中对应幅值的信号标记为泄露信号；
[0029]将将信号连续增加的次数小于4且大于磁力线能量泄露比例表中对应幅值的信号标记为一次新的用户拔弦动作的信号。
[0030]优选的，检测时域数据的步骤包括以下步骤：
[0031]根据识别琴弦上的弹奏动作的步骤中连续比较SP个采样值所找到的最大值SVmax及最小值SVmi n计算最高峰阈值 h i gh_peak_thresho l d及最低峰阈值l ow_peak_thresho l d；
[0032]实时检测峰值点以得到峰值点之间的时间差值，计算出峰值周期数据。
[0033]优选的，将时域数据转换成频域数据的步骤包括以下步骤：
[0034]对两次所述采集数据组包成1024个采样数据后做快速傅里叶变换，将时域数据转换成频域数据FFT_Data[512]。
[0035]优选的，利用时域数据及频域数据计算基频值的步骤包括以下步骤：
[0036]遍历对采集数据做快速傅里叶变换的计算结果值，找到幅值最大的点FFT_max,通过频幅均值公式计算出最大频率max_amp_freq；
[0037]检测信号有效性；
[0038]检测谐波；
[0039]结合时域及频域计算出最终基频f i na l_bas i c_freq。
[0040]优选的，识别弦乐器弹奏动作及弹奏品位的方法还包括以下步骤：
[0041]对于标记为泄露信号的信号，将最终基频f i na l_bas i c_freq 与其它弦检测
的频率比较，如果频率一致，则可以确认此信号为泄露的信号，丢弃之；
[0042]对于标记为一次新的用户拔弦动作信号的信号,将查找到的弦号及品位信息发送给终端并清除标记状态；
[0043]当检测到当前弦号的品位发生了变化，且没有标记新的用户拔弦动作,且当前品位值与上一次品位值相差小于等于2，则说明发生了滑弦动作，将弦号、滑弦方向、当前品位值、上一品位值的信息发送给终端。
[0044]本专利技术提供的识别弦乐器弹奏动作及弹奏品位的方法包括以下步骤：采集琴弦振动时切割强磁磁铁的磁力线所产生的电信号并输出模拟信号；对模拟信号进行滤波放大偏置处理后输出直流信号；对直流信号进行采样，并转换成数字信号；对数字信号进行运算并输出检测结果，将检测结果发送到终端。针对现在弦乐器弹奏检测精度低、延迟高等问题，提供一套简单、方便、低成本的解决方案，使得用户在有限价格内获得一套弹奏检测工具，实时精准获取用户的弹奏数据，可以在弹奏纠错、演奏记录、创作曲谱、和弦识别、远程教学等场景广泛的应用。
附图说明
[0045]为了更清楚地说明本专利技术具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种识别弦乐器弹奏动作及弹奏品位的方法，所述弦乐器包括本体和设置于所述本体上的多通道弦信号采集装置及信号处理装置，其特征在于，所属本体包括弦枕和架设于弦枕的琴弦，所述多通道弦信号采集装置设置于所述琴弦下方并靠近所述弦枕，所述多通道弦信号采集装置每一路通道上各设有一个强磁磁铁，所述多通道弦信号采集装置包括模拟信号采集模块，所述信号处理装置包括信号放大模块和多路模数转换模块、运算模块和通信模块，所述方法包括以下步骤：所述模拟信号采集模块采集琴弦振动时切割所述强磁磁铁的磁力线所产生的电信号并输出模拟信号；所述信号放大模块对所述模拟信号进行滤波放大偏置处理后输出直流信号；所述多路模数转换模块对所述直流信号进行采样，并转换成数字信号；所述运算模块对所述数字信号进行运算并输出检测结果；所述通信模块将所述检测结果发送到终端。2.根据权利要求1所述的识别弦乐器弹奏动作及弹奏品位的方法，其特征在于，所述多通道弦信号采集装置设置于距离所述弦枕2cm
‑
5cm的位置，所述琴弦架设于所述弦枕并跨过所述多通道弦信号采集装置延伸，所述多通道弦信号采集装置与所述琴弦的间距为1mm
‑
2mm。3.根据权利要求2所述的识别弦乐器弹奏动作及弹奏品位的方法，其特征在于，所述运算模块对所述数字信号进行运算并输出检测结果的步骤包括以下步骤：识别所述琴弦上的弹奏动作；检测时域数据；将所述时域数据转换成频域数据；利用所述时域数据及所述频域数据计算基频值；根据所述弦乐器的标准音程关系建立所述弦乐器的每一个品位的频率信息表，通过查表法得出所述基频值对应的所述琴弦和品位。4.根据权利要求3所述的识别弦乐器弹奏动作及弹奏品位的方法，其特征在于，所述识别所述琴弦上的弹奏动作的步骤包括以下步骤：根据每根所述琴弦的空弦振动频率Freq，计算出两个振动周期所需要的采样点数量SP；连续比较SP个采样值，找到最大值SVmax及最小值SVmin，计算出当前信号幅值Samp＝SVmax
‑
SVmin；将所述当前信号幅值Samp与上一个信号幅值Samp_last进行比较，计算出差值Samp_delta＝Samp
‑
Samp_last，确定所述当前信号幅值是在增强还是在衰减；若信号幅值增强，则记录信号连续增加的次数，若信号幅值衰减，则根据信号幅值的变化情况判断当前信号是由用户拔弦产生...

【专利技术属性】
技术研发人员：钟锐，张绍志，周联峰，周忠发，代若飞，马宁，汪丘，
申请(专利权)人：广州蓝深科技有限公司，
类型：发明
国别省市：